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    新闻动态
    炭质还原剂对黄磷生产的影响添加时间:2023-04-03

    次亚磷酸钠的直接原料就是黄磷,二乙基次膦酸铝阻燃剂的直接原料则是次亚磷酸钠,二者生产工厂除杂难度较大,如果黄磷杂质太多,对次磷酸盐的生产会造成很大困扰。黄磷生产对炭质还原剂的要求体现在技术可行性和综合成本两个方面。技术可行性主要取决于其进入炉内两大作用:一是作为磷酸盐的还原剂,二是作为电流回路中的导电体和导热体。

     

    1,无烟煤

    无烟煤化学反应活性比焦炭差,反应速度相对较慢,但它具有坚硬、比电阻较焦炭高等特点,可以代替焦炭作为还原剂。贵州的无烟煤用于黄磷生产有成功的经验叮,但用无烟煤替代焦炭用于黄磷生产必须注意以下几点:

    ①掌握了解无烟煤的产地和物化特性,小规模试用成功后再大面积用于黄磷生产;

    ②入炉的无烟煤粒度以4-16mm较为合适;

    ③按理论需量配无烟煤,过量系数取低限,Mk值取高限,尽量不让无烟煤在炉内累积;

    ④作为黄磷生产用的无烟煤,其固定碳应在80%以上。

     

    2,焦炭

    焦炭是合格炼焦煤在隔绝空气的炼焦炉中加热到900-1200℃制得的固体产物,主要成分是碳。用于大型磷炉黄磷生产的焦炭质量要求如下:固定碳:大于80%;挥发分:0.5%~2%;灰分:小于15%。中小型磷炉固定碳一般控制在大于70%。

     

    3,用量的影响

    焦炭用量对磷酸盐还原率影响。磷酸盐的还原率开始随焦炭用量增加而增加,但超过一定用量后,还原率反而有所下降。随焦炭过剩量的增加,磷酸盐还原速度增大,但过量系数高于3%后,对还原率几乎没有影响,反而有下降趋势。焦炭用量不足,磷酸盐还原率下降,渣中P2O5升高。倘若炉料缺焦将导致熔融的磷酸盐与电极和炉衬中的碳发生反应,使电极消耗上升,加快炉衬腐蚀,缩短电炉使用寿命。焦炭用量过多,增加炉料的导电能力,电极位置上抬,反应熔池缩小,炉壁、炉底、炉渣温度下降,渣流不畅、出渣困难。同时,炉气过滤层相对减薄,炉气带出含尘量增加,泥磷量增多,还会给炉内电流回路开辟一条导电性高的通道,干扰炉渣、磷铁流动性和排放,以致炉顶温度升高。从磷的回收率考虑,炉渣残磷越低越好。因为吨磷副产的渣量一般在8-10t,渣中残磷低,磷的损失就小,磷收率提高。但是,生产实践表明,渣中残磷不但与磷收率有关,还与产量、电耗及化料量关系密切。随炉渣残磷量的增加,化料量也相应急剧增加,当该值超过1%时,化料量增加不再明显。假如要控制低的渣中残磷,焦炭配入量就得增加,结果和上面介绍的焦炭用量过多的情况相类似。同时,焦比控制过高,还会促使副反应的发生,增加电耗,降低电炉热效率,导致吨磷电耗升高。综上所述,焦炭的用量是一项重要的控制和调整指标,在配料时必须根据渣中残磷量,和磷炉运行状况适时调整。

     

    4,粒度的影响

    从理论上讲,还原剂粒度越小,液固两相间接触面积越大,越有利于加快还原反应速度;粒度过大,接触面积减小,化学还原反应不易完成,未反应完的焦炭还会在炉内集聚形成富焦区,使炉内电阻减小,增加炉内电流回路的导电能力,电极电流增大,导致电极上抬、反应区上移、炉气温度升高、泥磷量增加等不利因素。但粒度过小,导致粉料太多影响炉料的透气性,容易形成结拱塌料(若采用静电除尘器还会造成除尘器内短路,降低除尘效率)。焦炭粒度的大小决定焦炭、磷矿、硅石充分的混合且影响电阻率。由于焦炭的密度仅为磷矿的33%-50%,过大或过小粒度的焦炭与磷矿和硅石配伍时,都会发生严重的离析现象,使炉料在炉内交替出现焦炭不足和过剩,造成炉况难以操作控制。粒度的大小还影响电阻率。因为电炉功率受电极的电压和电流大小支配,制磷电炉采用的生产工艺是低电压、大电流,而电压波动的影响远不及电流波动对电功率的影响大,操作中采用升降电极来控制磷炉负荷,这就需要炉内熔料有合理的比电阻。经测定,焦炭粒度为15mm时炉料电阻*大,这是因为炭质还原剂的电阻率是其自身电阻率和颗粒间的接触电阻率的总和。这是规定黄磷生产用焦炭粒度为3-16mm的理论依据。通常要求焦炭粒度在3-16mm,小小于3mm、大于20mm的不应超过5%(以质量计)。

     

    5,灰分的影响

    这里所指的灰分是焦炭反应后的残留物。焦炭质量越差,灰分越高,尤其是土焦,灰分可高达40%以上。土焦灰分中的Fe2O3占30.95%,这在炉内要被还原并生成磷铁,多耗费焦炭,使磷收率下降,电耗上升。由于灰分中杂质多,给配料带来的不可知因素也随之增加,炉料配比的准确性下降,对炉内磷酸盐的化学还原反应带来的未知影响也同样增加。对那些固定碳低,硫、挥发分、灰分中Fe2O3含量高的焦炭不宜入炉生产。


    电热法黄磷生产*核心的操作是炉内必须形成*佳稳定的电炉熔池,而其前提条件是具有良好稳定的熔池电阻,而影响熔池电阻的主要因素就是炭质还原剂的质量及其粒度;要在保证形成*佳稳定电炉熔池的前提下,尽可能减少炭质还原剂的成本。


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